(57)【要約】【課題】最適な混合度の設定、且つ、ノズル詰り、劣化等の異常判定を容易に行う。【解決手段】油圧延のオンラインデジタルシステムに、絞り部、拡散室、及び、絞り部の内径又は断面積の大きさを変える駆動部を有し混合液をノズルヘッダに供給する可変オリフィス200と、ノズルヘッダと可変オリフィスの間に導入され、通過する混合液に光ビームを当て光透過線数を測定し、光反射線数を測定するダイレクト光センサー300と、測定された光透過線数と最適光透過線数が一致するように可変オリフィスの駆動部を制御して絞り部の内径又は断面積の大きさを変更し、油圧延のプロセス量を入力し可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積の変更量、ダイレクト光センサーにより測定された光反射線数による油の濃度の変化量が一定値以上となった場合には、ノズルに詰り、劣化、各種機器に異常が発生したと判定するオンラインデジタルユニット400とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板を圧延するロールに対して油と水の混合液である圧延油をノズルヘッダの複数のノズルからスプレーする油圧延のオンラインデジタルシステムにおいて、
内径又は断面積の大きさに応じて通過する混合液の流速を変更する絞り部、前記絞り部を通過した混合液を拡散し混合液の流速が大きい場合には油の粒子が小さな混合度の強い混合液を形成し混合液の流速が小さい場合には油の粒子が大きな混合度の弱い混合液を形成する拡散室、及び、前記絞り部の内径又は断面積の大きさを変える駆動部を有し前記拡散室で形成された混合液を前記ノズルヘッダに供給する可変オリフィスと、
前記ノズルヘッダと前記可変オリフィスの間に導入され混合液が通過する角型分光セル、前記角型分光セル内の混合液に縦方向に垂直の巾のある光ビームを当てる光透過線数測定用発光部、前記光透過線数測定用発光部から前記角型分光セル内の混合液を透過した光ビームを受光し混合液の混合度として受光した光透過線数を測定する光透過線数測定用受光部、及び、前記角型分光セル内の混合液にピンポイントで光ビームを当て、混合液で反射された光を受光し、混合液の油の濃度として、受光した光反射線数を測定するダイレクト光センサーと、
混合液の油の濃度に対して最適光透過線数を保存する最適混合度保存部、前記ダイレクト光センサーで測定された光透過線数、光反射線数を入力し、入力した光反射線数に対応する油の濃度に対して前記最適混合度保存部から該当する最適光透過線数を読み出し入力した光透過線数と最適光透過線数が一致するように前記可変オリフィスの駆動部を制御して絞り部の内径又は断面積の大きさを変更する混合度変更制御部、及び、油圧延のプロセス量を入力し、前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積の変更量、前記ダイレクト光センサーにより測定された光反射線数による油の濃度の変化量が一定値以上となった場合には、ノズルに詰り、劣化、各種機器に異常が発生したと判定する異常判定部とを有するオンラインデジタルユニットとを備えることを特徴とする油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項２】
前記オンラインデジタルユニットの前記最適混合度保存部には、油の濃度、前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積の大きさを種々変えて、前記ノズルヘッダの複数のノズルのそれぞれからスプレーされる油と水の混合液をサンプリングし、前記ダイレクト光センサーと同一の構成を有するオフラインの光センサーでサンプリングした混合液の光透過線数を測定し、前記ノズルヘッダの複数のノズルに対して測定された光透過線数の標準偏差を求め測定された光透過線数のバラツキを評価し、各油の濃度で複数のノズルに対して測定された光透過線数の標準偏差が５％以内で且つ測定された光透過線数の平均値の最大のものが選択され、ロールに対する油の最大付着効率を達成する最適光透過線数として保存され、さらに、油の濃度と光反射線数の関係を保存することを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項３】
前記オンラインデジタルユニットはサンプリング時に最適透過線数であることを確認するために、混合液を前記ノズルヘッダの複数のノズルのそれぞれからテストプレートにスプレーさせ、各テストプレートに付着した油分の重量を測定することを可能にするように、油の濃度、前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積の大きさを遠隔で変える制御を行うことを特徴とする、請求項２に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項４】
前記オンラインデジタルユニットの前記最適混合度保存部には、油種毎に最適光透過線数が保存されていることを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項５】
油と水の前記混合液にはエマルジョンになると油の濃度に比例して光に反応する添加剤が含まれているとすることを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項６】
前記光ビームは紫外線であることを特徴する、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項７】
前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積を変更する駆動部はサーボモータ駆動とすることを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項８】
前記可変オリフィスはバリアブルミキサー又はマルチオリフィスミキサーであることを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項９】
前記混合度変更制御部は、圧延する鋼板の板巾に応じてロールへのスプレーを停止する場合に前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の増加に対して光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項１０】
前記混合度変更制御部は、前記ノズルヘッダのノズルに詰りが発生している場合に前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の増加に対して光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項１１】
前記混合度変更制御部は、前記ノズルヘッダのノズルに劣化が発生している場合に前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の減少に対して光透過線数が増加するように混合度の変更制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項１２】
前記混合度変更制御部は、前記混合液の水温が高くなる場合に前記光センサで測定される光透過線数の減少に対して光透過線数が増加するように混合度の変更制御を行い、水温が低くなる場合に前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の増加に対して光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項１３】
前記混合度変更制御部は、前記混合液の水量が大きくなる場合に前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の減少に対して光透過線数が増加するように混合度の変更制御を行い、水量が低くなる場合に前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の増加に対して光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項１４】
前記混合度変更制御部は、パイプの狭窄による水量が減少する場合に前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の増加に対して光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項１５】
前記混合度変更制御部は、メータリングポンプの作動不良による油の流量が大になる場合に油の濃度が大きくなり前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の減少に対して光透過線数が増加するように混合度の変更制御を行い、油の流量が小になる場合に油の濃度が小さくなり前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の増加に対して光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項１６】
前記混合度変更制御部は、弁類の作動不良による油の流量が大になる場合に油の濃度が大きくなり前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の減少に対して光透過線数が増加するように混合度の変更制御を行い、油の流量が小になる場合に油の濃度が小さくなり前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の増加に対して光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項１７】
前記混合度変更制御部は、油タンクの水の浸入による油の濃度が不安定になる場合に前記ダイレクト光センサーで測定される光反射線数が不安定となり、これに伴い、光透過線数も不安定となることに対して光透過線数が安定するように混合度の変更制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項１８】
前記異常判定部は、前記可変オリフィスの前記絞り部の内径又は断面積の減少が一定値以上になっている場合に、水温低及び水の流量小が発生していなければ、ノズル詰り又はパイプの狭窄と判定することを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項１９】
前記異常判定部は、前記可変オリフィスの前記絞り部の内径又は断面積の増加が一定値以上になっている場合に、水温高及び水の流量大が発生していなければ、ノズル劣化と判定することを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項２０】
前記異常判定部は、前記可変オリフィスの前記絞り部の内径又は断面積の減少が一定値以上になっている場合に水温低が発生し、又は、前記可変オリフィスの前記絞り部の内径又は断面積の増加が一定値以上になっている場合に水温高が発生した場合には水温異常の判定を行うことを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項２１】
前記異常判定部は、前記可変オリフィスの前記絞り部の内径又は断面積の減少が一定値以上になっている場合に水の流量小が発生し、又は、前記可変オリフィスの前記絞り部の内径又は断面積の増加が一定値以上になっている場合に水の流量大が発生した場合には水の流量異常の判定を行うことを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項２２】
前記異常判定部は、前記可変オリフィスの前記絞り部の内径又は断面積の減少が一定値未満且つ前記可変オリフィスの前記絞り部の内径又は断面積の増加が一定値未満である場合に前記ダイレクト光センサーで測定された光透過線数の変化が一定値以上である場合には油の濃度に影響があるメータリングポンプの作動不良、油タンクへの水の浸入、弁類の作動不良と判定することを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項２３】
前記異常判定部は、圧延オフライン時には、圧延オフライン時の油の混入と判定することを特徴とする、請求項２０に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項２４】
上下ワークロールと上下バックアップロールで構成される油圧延に対して、前記上下ワークロールに上下ワークロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下ワークロール用ノズルから直接に油と水の混合液がスプレーされる場合に、前記可変オリフィスから前記ワークロール用上下ノズルヘッダに油と水の混合液を供給することを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項２５】
上下ワークロールと上下バックアップロールで構成される油圧延に対して、前記バックアップロールに上下バックアップロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下バックアップロール用ノズルから油と水の混合液がスプレーされ、前記上下ワークロールに転写される場合に、前記可変オリフィスから前記上下バックアップロール用ノズルヘッダに油と水の混合液を供給することを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項２６】
上下ワークロールと上下バックアップロールで構成される油圧延に対して、前記上下ワークロールに上下ワークロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下ワークロール用ノズルから直接に油と水の混合液がスプレーされ、前記上下ワークロールに上下ワークロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下ワークロール用ノズルから直接に油と水の混合液がスプレーされる場合に、２系統のオンラインデジタルシステムを設け、一方のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記上下ワークロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給し、他方のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記上下バックアップロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給することを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項２７】
上下ワークロールと上下バックアップロールで構成される油圧延に対して、前記上下ワークロールに上下ワークロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下ワークロール用ノズルから直接に油と水の混合液がスプレーされる場合に、２系統のオンラインデジタルシステムを設け、一方のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記上ワークロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給し、他方のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記下ワークロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給することを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項２８】
上下ワークロールと上下バックアップロールで構成される油圧延に対して、前記バックアップロールに上下バックアップロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下バックアップロール用ノズルから油と水の混合液がスプレーされ、前記上下ワークロールに転写される場合に、２系統のオンラインデジタルシステムを設け、一方のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記上バックアップロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給し、他方のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記下バックアップロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給することを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項２９】
上下ワークロールと上下バックアップロールで構成される油圧延に対して、前記上下ワークロールに上下ワークロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下ワークロール用ノズルから直接に油と水の混合液がスプレーされ、前記上下ワークロールに上下ワークロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下ワークロール用ノズルから直接に油と水の混合液がスプレーされる場合に、３系統のオンラインデジタルシステムを設け、第１のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記上ワークロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給し、第２のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記下ワークロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給し、第３のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記上下バックアップロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給することを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項３０】
上下ワークロールと上下バックアップロールで構成される油圧延に対して、前記上下ワークロールに上下ワークロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下ワークロール用ノズルから直接に油と水の混合液がスプレーされ、前記上下ワークロールに上下ワークロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下ワークロール用ノズルから直接に油と水の混合液がスプレーされる場合に、４系統のオンラインデジタルシステムを設け、第１のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記上ワークロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給し、第２のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記下ワークロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給し、第３のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記上バックアップロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給し、第４のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記下バックアップロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給することを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
【請求項３１】
鋼板を圧延するロールに対して圧延油としてノズルヘッダの複数のノズルからスプレーする油圧延の油と水の混合液の混合度の管理方法において、
可変オリフィスから油と水の混合液を前記ノズルヘッダに供給して、前記ノズルヘッダと前記可変オリフィスの間に導入した角型分光セル内に混合液を通過させる工程と、
前記角型分光セル内の混合液に縦方向に垂直の巾のある光ビームを当て前記角型分光セル内の混合液を透過した光ビームを受光し混合液の混合度として受光した光透過線数を測定する工程と、
前記角型分光セル内の混合液にピンポイントで光ビームを当て、混合液で反射された光を受光し、混合液の油の濃度として、受光した光反射線数を測定する工程と、
測定された光反射線数に対応する油の濃度に対して、予め保存されている最適光透過線数を読出し、測定された光透過線数と比較して測定された光透過線数が最適光透過線数よりも大きい場合には混合度を強くするように混合度の変更を要求し、測定された光透過線数が最適光透過線数よりも小さい場合には混合度を弱くするように混合度の変更を要求する工程と、
前記可変オリフィスに混合度の変更が要求されると、絞り部を駆動して、混合度を強くする要求の場合には混合液が通過する絞り部の内径又は断面積を小さくして混合液の流速を大きくし拡散室で混合度の強い混合液を前記ノズルヘッダに供給するために形成し、混合度を弱くする要求の場合には混合液が通過する絞り部の内径又は断面積を大きくし混合液の流速を小さくし、拡散室で混合の弱い混合液を前記ノズルヘッダに供給するために形成する工程と、
油圧延のプロセス量を入力し前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積の変更量、測定された光反射線数による油の濃度の変化量が一定値以上となった場合には、ノズルに詰り、劣化、各種機器に異常が発生したと判定する工程とを備えることを特徴とする油圧延の油と水の混合液の混合度の管理方法。
【請求項３２】
油の濃度、前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積の大きさを種々変えて、前記ノズルヘッダの複数のノズルのそれぞれからスプレーされる油と水の混合液をサンプリングし、サンプリングした混合液の光透過線数を測定し、前記ノズルヘッダの複数のノズルに対して測定された光透過線数の標準偏差を求め測定された光透過線数のバラツキを評価し、各油の濃度で複数のノズルに対して測定された光透過線数の標準偏差が５％以内で且つ測定された光透過線数の平均値の最大のものが選択され、ロールに対する油の最大付着効率を達成する最適透過線数として保存し、さらに、油の濃度と光反射線数の関係を保存することを特徴とする、請求項３１に記載の油圧延の油と水の混合液の混合度の管理方法。
【請求項３３】
鋼板を圧延するロールに対して圧延油としてノズルヘッダの複数のノズルからスプレーする油圧延の油と水の混合液の混合度の管理プログラムにおいて、
可変オリフィスから油と水の混合液を前記ノズルヘッダに供給し、前記ノズルヘッダと前記可変オリフィスの間に導入した角型分光セル内に混合液を通過させる手順と、
前記角型分光セル内の混合液に縦方向に垂直の巾のある光ビームを当て前記角型分光セル内の混合液を透過した光ビームを受光し混合液の混合度として受光した光透過線数を測定する手順と、
前記角型分光セル内の混合液にピンポイントで光ビームを当て、混合液で反射された光を受光し、混合液の油の濃度として、受光した光反射線数を測定する手順と、
測定された光反射線数に対応する油の濃度に対して、予め保存されている最適光透過線数を読出し、測定された光透過線数と比較して測定された光透過線数が最適光透過線数よりも大きい場合には混合度を強くするように混合度の変更を要求し、測定された光透過線数が最適光透過線数よりも小さい場合には混合度を弱くするように混合度の変更を要求する手順と、
前記可変オリフィスに混合度の変更が要求されると、絞り部を駆動して、混合度を強くする要求の場合には混合液が通過する絞り部の内径又は断面積を小さくして混合液の流速を大きくし拡散室で混合度の強い混合液を前記ノズルヘッダに供給するために形成し、混合度を弱くする要求の場合には混合液が通過する絞り部の内径又は断面積を大きくし混合液の流速を小さくし、拡散室で混合の弱い混合液を前記ノズルヘッダに供給するために形成する手順と、
油圧延のプロセス量を入力し前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積の変更量、測定された光反射線数による油の濃度の変化量が一定値以上となった場合には、ノズルに詰り、劣化、各種機器に異常が発生したと判定する手順とを備えることを特徴とする油圧延の油と水の混合液の混合度の管理方法。
【請求項３４】
油の濃度、前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積の大きさを種々変えて、前記ノズルヘッダの複数のノズルのそれぞれからスプレーされる油と水の混合液をサンプリングし、サンプリングした混合液の光透過線数を測定し、前記ノズルヘッダの複数のノズルに対して測定された光透過線数の標準偏差を求め測定された光透過線数のバラツキを評価し、各油の濃度で複数のノズルに対して測定された光透過線数の標準偏差が５％以内で且つ測定された光透過線数の平均値の最大のものが選択され、ロールに対する油の最大付着効率を達成する最適透過線数としてさらに、油の濃度と光反射線数の関係を保存することを特徴とする、請求項３３に記載の油圧延の油と水の混合液の混合度の管理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼板を圧延するロールに対して油と水の混合液である圧延油をノズルヘッダの複数のノズルからスプレーする油圧延システムに関する。特に、本発明は、最少の油消費量で、各ノズルのバラツキが無く、均一な濃度状態で混合液がスプレーされ、ロールへの油の付着量が最も多い状態を達成可能にする油圧延のオンラインデジタルシステム、油と水の混合液の混合度の管理方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車鋼板などに代表されるように薄くて軽く且つ強靭であり、可能な限り希少金属を使用しないで、環境にやさしいリサイクルの容易な高級鋼板の開発が行われている。
このような高級鋼材は、熱間圧延において、高圧下圧延と冷却技術によって鋼材の内部粒子の超微細化を図ることによってもたされるが、近年、油圧延技術は、高圧下圧延に大きく貢献しており、今や不可欠のものとなり、国内外で広く利用されている。
【０００３】
油圧延技術では、鋼板を圧延するロールに対して油と水の混合液である圧延油をノズルヘッダの複数のノズルからスプレーするが、高圧下の低減率によって油圧延の効果が判定され、高圧下の低減率の多寡は、長年混合液の油の濃度の高低によってのみロールに対する油の付着量が管理されてきた。
特に、ロールに対する油の付着量の管理では、混合液の油の濃度を高くし過ぎると、鋼板に対するロールの噛み込み不良、スリップ等のミスロールに起因しライン停止が発生し、他方、混合液の油の濃度が低くし過ぎると、ロールの肌荒れ、ヒートクラックによるロールの劣化に起因し、ロールの寿命が短くなり、鋼鈑の不良品が発生するので、これらのミスロール、ロールの劣化を防止し、さらに、油の消費量が最小になるように混合液の油の濃度が管理されてきた。
【０００４】
近年、多くの研究と経験を経て、混合液の水と油の混ざり具合、すなわち、混合度が圧力の低減率のみならず、鋼板の形状、品質に大きく影響することが判明してきた。
混合液の混合度は同じ油の濃度でも水温、水の硬度によって異なり、また、サンプル採取後、時間の経過と共に分離して測定不能になる。
このため、混合度を把握せずに、ロールに対する油の付着量を油の濃度のみで管理することは、下記の理由により、ユーザーに経験と熟練度を必要とする作業を要求し不安定な品質と非効率な操業を余儀なくしていた。
【０００５】
すなわち、ユーザーは経験上、油と水の混合液の混ざり具合（以下、混合度という。）がロールに対する油の付着量に大きく関係することを分かっていたが、油と水の混合液の混合度が濃度と異なり定量的な測定や管理が困難なため、混合液の圧力、流量に基づき、経験と熟練度に依存して混合液の最適な混合度を推定する作業を要求された。
以下に、混合度と油の付着量の関係の従来の知見について簡単に説明を行う。
【０００６】
油と水が混ざり合うと油の粒子が小さくなり、混合液がエマルジョン（乳剤）となり、油と水の混ざり具合いの強弱に油の粒子の大小が依存する。
以下では、油と水の混ざり具合が強く油の粒子が小さい場合を混合液の混合度が強いと言い、油と水の混ざり具合が弱く油の粒子が大きい場合を混合液の混合度が弱いと言う。
混合液の油の濃度が一定で、混合度が強過ぎる混合液の場合には各ノズルからスプレーされるロール面への油の付着量が均一になるが油の付着量が少なくなり、他方、混合度の弱過ぎる混合液の場合には水と油が分離された状態でロール面に付着し各ノズルからスプレーされるロール面への油の付着量が多くなる反面、油の付着量にバラツキが生じ不均一となる。
【０００７】
すなわち、混合度が強過ぎると、油の付着量が少ないため、ロールの肌荒れ、ヒートクラックによるロールの劣化の原因となり、付着されない油が無駄となり、混合度が弱過ぎると、油の付着量が多くなるが、油の付着量の不均一のため、ロールの偏磨耗によるロールの劣化、ロール上の鋼板の蛇行によるミスロールの原因となる。
したがって、種々の油圧延の条件に対して最適な混合度の設定が容易に行われるようにし、ユーザーの経験と熟練度に依存しないような作業に改善し、各ノズルのバラツキが無く、均一な濃度状態でスプレーされ、ロールへの油の付着量が最も多く、油消費量が最小の状態を達成可能とすることを課題とする。
【０００８】
次に、日常最もよく起こる油圧延の阻害要因の１つであるノズルヘッダのノズルの一部に詰りが発生すると、水量が減少することから濃度が高くなるとともに、流速も低下するため混合度が低下し、ロール面に対して各スプレーからの油の付着量は多くなるが、バラツキが大きく不均一となり、ミスロールの原因となる。
しかしながら、ノズル詰りを目視によって発見することはかなりの経験と熟練度を要する作業である。ノズル詰りに対しては、現状は過去の経験から一定期間、例えば、数週間毎にノズル詰りの有無に関わらず、ノズルヘッダ全体の交換、ノズルの交換、又は、一定時間のスチームトレースを行うなどして、トラブルの発生を未然に防止することが、現実に行われているという問題がある。実際にノズル詰りが１００％解消されたかどうか、これを毎回定量的に正確に測定するには、混合液の圧力と流量の両方を測定する必要がある。測定した混合液の圧力、流量からノズル詰りを評価するのはかなりの経験と熟練度を要する。
【０００９】
水流によるノズル開口部のエコージョンによる口径の広がり、流量の増加、スプレーの広がりを発生させるノズル劣化に対しては、上記と逆の現象が生じ、同様の問題が生じる。
したがって、混合液の混合度の変化からノズル詰り、ノズル劣化に起因するノズルヘッダ全体の交換、ノズル交換の適切な判定を可能にし、無駄なノズルヘッダ全体の交換、ノズルの交換、スチームトレースなどの作業を不要とし、さらに、ノズル詰り、ノズル劣化を目視によって発見するユーザーの経験と熟練度を不要とすることを課題とする。
【００１０】
さらに、油圧延の阻害要因となるものには、水温の変化、流量の変化等を含む多数の油圧延に関するプロセス量の変化があり、これらの油圧延に関するプロセス量の変化に依存して混合度の変化が生じる。逆に、これらの油圧延に関するプロセス量の変化が生じると、混合度に変化が生じ、油圧延の阻害が生じる。
しかしながら、油圧延に関するプロセス量の異常変化に対しては警報を設けて正常復帰を促すが、正常復帰に時間がかかると、油圧延の阻害が発生するのでラインの停止となるため、早期に正常復帰を行うにはユーザーの経験と熟練度を必要としユーザーには負担となる。
【００１１】
したがって、油圧延に関するプロセス量の変化に対して混合度に変化が生じないように混合度の制御を行い、油圧延の阻害を防止し、早期の正常復帰のためのユーザーの経験と熟練度を不要とすることを課題とする。
さらに、混合度、濃度、プロセス変化量を監視し、油圧延の不具合箇所の特定を行い、ユーザーの経験と熟練度を不要とすることを課題とする。
【００１２】
従来、圧延潤滑剤と希釈水との混合液を圧延ロールに噴射するにあたって、圧延潤滑剤の消費量を削減するとともに、混合液の混合濃度を均一に保つために、圧延に供される金属板の板幅に応じて混合液を噴射するスプレーノズルの個数を変化させ、かつミキサー装置内を通過する混合液の流速を一定に維持して圧延ロールに噴射し、混合液を噴射するスプレーノズルの個数変化による流量の変化に伴い、対応したミキサー装置内のオリフィスを開口面積の違うものに切り替えるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
しかしながら、上記特許文献１では、ミキサー装置内を通過する混合液の流速を一定に維持して圧延ロールに噴射するものであるが、油圧延に関するプロセス量の変化に対して混合度に変化が生じないように混合度の制御を行うものではない。
また、従来、熱間圧延機の圧延時のロール熱負荷を著しく軽減し、ロール肌荒れを防止し、スケール疵の発生を減少するために、上ロール、下ロールのミルバイト直近に、圧延材の板表面を冷却するシートバー冷却ヘッダと、水切りワイパーによって隔てられた油圧延ヘッダと、ロールクーラントヘッダとを備えるものもある（例えば、特許文献２参照）。
【００１４】
しかしながら、上記特許文献２では、熱間圧延機のロール肌荒れを防止するものであるが、油圧延に関するプロセス量の変化に対して混合度に変化が生じないように混合度の制御を行うものではない。
また、従来、短い分析時間で広い範囲の粒度分布を正確に求めるために、異なる波長の光の沈降時間に対する懸濁液内透過率を測定して、粒度分布を計算し、粒度の光学的な物性データの知識ひいてはその利用なしに、異なる光波長の使用により、透明液内の懸濁粒子の沈降中にスペクトル光吸収を測定することにより懸濁液中の約０．０３〜１０μｍの領域内の粒度分布を求め、このために解くべき積分方程式が示されているものもある（例えば、特許文献３参照）。
【００１５】
しかしながら、上記特許文献３では、光の懸濁液内透過率を測定し粒度分布を求めるが、透過率の制御を行うものではない。
また、従来、微細粒子の粒度分布測定に当って、透過光量が大きく吸光度の小さな懸濁液であっても測定誤差が少なく正確な粒度分布測定ができるようにするため、懸濁液中に、分散粒子と屈折率が異なる溶剤を添加して、分散粒子と溶剤添加した溶媒の屈折率の差を０．０５以上とし、被測定懸濁液の透過光量を５０％未満にして測定するものがある（例えば、特許文献４参照）。
【００１６】
しかしながら、上記特許文献４では、透過光量測定し粒度分布を求めるものであるが、透過光量を制御するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００２−２８２９１１号公報
【特許文献２】特開平７−６８３１０号公報
【特許文献３】特開平６−５８８６５号公報
【特許文献４】特開平５−１９６５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、本発明は上記問題点に鑑みて、最適な混合度の設定が容易に行われるようにし、各ノズルのバラツキが無く、均一な濃度状態でスプレーされ、ロールへの油の付着量が最も多く、油消費量が最小の状態を達成可能とし、混合度の変化からノズル詰り、ノズル劣化に起因するノズルヘッダ全体の交換、ノズル交換の適切な判定を可能にし、油圧延に関するプロセス量の異常変化に対して混合度に変化が生じないように混合度の制御を行い、混合度、濃度、プロセス変化量を監視し、油圧延システムの不具合箇所の特定を行う油圧延のオンラインデジタルシステム、油付着方法、油付着不具合探索方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は前記問題点を解決するために、鋼板を圧延するロールに対して油と水の混合液である圧延油をノズルヘッダの複数のノズルからスプレーする油圧延のオンラインデジタルシステムにおいて、内径又は断面積の大きさに応じて通過する混合液の流速を変更する絞り部、前記絞り部を通過した混合液を拡散し混合液の流速が大きい場合には油の粒子が小さな混合度の強い混合液を形成し混合液の流速が小さい場合には油の粒子が大きな混合度の弱い混合液を形成する拡散室、及び、前記絞り部の内径又は断面積の大きさを変える駆動部を有し前記拡散室で形成された混合液を前記ノズルヘッダに供給する可変オリフィスと、前記ノズルヘッダと前記可変オリフィスの間に導入され混合液が通過する角型分光セル、前記角型分光セル内の混合液に縦方向に垂直の巾のある光ビームを当てる光透過線数測定用発光部、前記光透過線数測定用発光部から前記角型分光セル内の混合液を透過した光ビームを受光し混合液の混合度として受光した光透過線数を測定する光透過線数測定用受光部、及び、前記角型分光セル内の混合液にピンポイントで光ビームを当て、混合液で反射された光を受光し、混合液の油の濃度として、受光した光反射線数を測定するダイレクト光センサーと、混合液の油の濃度に対して最適光透過線数を保存する最適混合度保存部、前記ダイレクト光センサーで測定された光透過線数、光反射線数を入力し、入力した光反射線数に対応する油の濃度に対して前記最適混合度保存部から該当する最適光透過線数を読み出し入力した光透過線数と最適光透過線数が一致するように前記可変オリフィスの駆動部を制御して絞り部の内径又は断面積の大きさを変更する混合度変更制御部、及び、油圧延のプロセス量を入力し、前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積の変更量、前記ダイレクト光センサーにより測定された光反射線数による油の濃度の変化量が一定値以上となった場合には、ノズルに詰り、劣化、各種機器に異常が発生したと判定する異常判定部とを有するオンラインデジタルユニットとを備えることを特徴とする油圧延のオンラインデジタルシステムを提供する。
【００２０】
さらに、前記オンラインデジタルユニットの前記最適混合度保存部には、油の濃度、前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積の大きさを種々変えて、前記ノズルヘッダの複数のノズルのそれぞれからスプレーされる油と水の混合液をサンプリングし、前記ダイレクト光センサーと同一の構成を有するオフラインの光センサーでサンプリングした混合液の光透過線数を測定し、前記ノズルヘッダの複数のノズルに対して測定された光透過線数の標準偏差を求め測定された光透過線数のバラツキを評価し、各油の濃度で複数のノズルに対して測定された光透過線数の標準偏差が５％以内で且つ測定された光透過線数の平均値の最大のものが選択され、ロールに対する油の最大付着効率を達成する最適光透過線数として保存され、さらに、油の濃度と光反射線数の関係を保存する。
【００２１】
さらに、前記オンラインデジタルユニットはサンプリング時に最適透過線数であることを確認するために、混合液を前記ノズルヘッダの複数のノズルのそれぞれからテストプレートにスプレーさせ、各テストプレートに付着した油分の重量を測定することを可能にするように、油の濃度、前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積の大きさを遠隔で変える制御を行う。
【００２２】
さらに、前記オンラインデジタルユニットの前記最適混合度保存部には、油種毎に最適光透過線数が保存されている。
さらに、油と水の前記混合液にはエマルジョンになると油の濃度に比例して光に反応する添加剤が含まれている。
さらに、前記光ビームは紫外線である。
【００２３】
さらに、前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積を変更する駆動部はサーボモータ駆動とする。
さらに、前記可変オリフィスはバリアブルミキサー又はマルチオリフィスミキサーである。
さらに、前記混合度変更制御部は、圧延する鋼板の板巾に応じてロールへのスプレーを停止する場合に前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の増加に対して光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行う。
【００２４】
さらに、前記混合度変更制御部は、前記ノズルヘッダのノズルに詰りが発生している場合に前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の増加に対して光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行う。
さらに、前記混合度変更制御部は、前記ノズルヘッダのノズルに劣化が発生している場合に前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の減少に対して光透過線数が増加するように混合度の変更制御を行う。
【００２５】
さらに、前記混合度変更制御部は、前記混合液の水温が高くなる場合に前記光センサで測定される光透過線数の減少に対して光透過線数が増加するように混合度の変更制御を行い、水温が低くなる場合に前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の増加に対して光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行う。
さらに、前記混合度変更制御部は、前記混合液の水量が大きくなる場合に前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の減少に対して光透過線数が増加するように混合度の変更制御を行い、水量が低くなる場合に前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の増加に対して光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行う。
【００２６】
さらに、前記混合度変更制御部は、パイプの狭窄による水量が減少する場合に前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の増加に対して光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行う。
さらに、前記混合度変更制御部は、メータリングポンプの作動不良による油の流量が大になる場合に油の濃度が大きくなり前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の減少に対して光透過線数が増加するように混合度の変更制御を行い、油の流量が小になる場合に油の濃度が小さくなり前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の増加に対して光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行う。
【００２７】
さらに、前記混合度変更制御部は、弁類の作動不良による油の流量が大になる場合に油の濃度が大きくなり前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の減少に対して光透過線数が増加するように混合度の変更制御を行い、油の流量が小になる場合に油の濃度が小さくなり前記ダイレクト光センサーで測定される光透過線数の増加に対して光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行う。
【００２８】
さらに、前記混合度変更制御部は、油タンクの水の浸入による油の濃度が不安定になる場合に前記ダイレクト光センサーで測定される光反射線数が不安定となり、これに伴い、光透過線数も不安定となることに対して光透過線数が安定するように混合度の変更制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載の油圧延のオンラインデジタルシステム。
さらに、前記異常判定部は、前記可変オリフィスの前記絞り部の内径又は断面積の減少が一定値以上になっている場合に、水温低及び水の流量小が発生していなければ、ノズル詰り又はパイプの狭窄と判定する。
【００２９】
さらに、前記異常判定部は、前記可変オリフィスの前記絞り部の内径又は断面積の増加が一定値以上になっている場合に、水温高及び水の流量大が発生していなければ、ノズル劣化と判定する。
さらに、前記異常判定部は、前記可変オリフィスの前記絞り部の内径又は断面積の減少が一定値以上になっている場合に水温低が発生し、又は、前記可変オリフィスの前記絞り部の内径又は断面積の増加が一定値以上になっている場合に水温高が発生した場合には水温異常の判定を行う。
【００３０】
さらに、前記異常判定部は、前記可変オリフィスの前記絞り部の内径又は断面積の減少が一定値以上になっている場合に水の流量小が発生し、又は、前記可変オリフィスの前記絞り部の内径又は断面積の増加が一定値以上になっている場合に水の流量大が発生した場合には水の流量異常の判定を行う。
さらに、前記異常判定部は、前記可変オリフィスの前記絞り部の内径又は断面積の減少が一定値未満且つ前記可変オリフィスの前記絞り部の内径又は断面積の増加が一定値未満である場合に前記ダイレクト光センサーで測定された光透過線数の変化が一定値以上である場合には油の濃度に影響があるメータリングポンプの作動不良、油タンクへの水の浸入、弁類の作動不良と判定し、圧延オフライン時には、圧延オフライン時の油の混入と判定する。
【００３１】
さらに、上下ワークロールと上下バックアップロールで構成される油圧延に対して、前記上下ワークロールに上下ワークロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下ワークロール用ノズルから直接に油と水の混合液がスプレーされる場合に、前記可変オリフィスから前記ワークロール用上下ノズルヘッダに油と水の混合液を供給する。
さらに、上下ワークロールと上下バックアップロールで構成される油圧延に対して、前記バックアップロールに上下バックアップロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下バックアップロール用ノズルから油と水の混合液がスプレーされ、前記上下ワークロールに転写される場合に、前記可変オリフィスから前記上下バックアップロール用ノズルヘッダに油と水の混合液を供給する。
【００３２】
さらに、上下ワークロールと上下バックアップロールで構成される油圧延に対して、前記上下ワークロールに上下ワークロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下ワークロール用ノズルから直接に油と水の混合液がスプレーされ、前記上下ワークロールに上下ワークロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下ワークロール用ノズルから直接に油と水の混合液がスプレーされる場合に、２系統のオンラインデジタルシステムを設け、一方のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記上下ワークロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給し、他方のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記上下バックアップロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給する。
【００３３】
さらに、上下ワークロールと上下バックアップロールで構成される油圧延に対して、前記上下ワークロールに上下ワークロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下ワークロール用ノズルから直接に油と水の混合液がスプレーされる場合に、２系統のオンラインデジタルシステムを設け、一方のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記上ワークロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給し、他方のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記下ワークロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給する。
【００３４】
さらに、上下ワークロールと上下バックアップロールで構成される油圧延に対して、前記バックアップロールに上下バックアップロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下バックアップロール用ノズルから油と水の混合液がスプレーされ、前記上下ワークロールに転写される場合に、２系統のオンラインデジタルシステムを設け、一方のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記上バックアップロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給し、他方のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記下バックアップロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給する。
【００３５】
さらに、上下ワークロールと上下バックアップロールで構成される油圧延に対して、前記上下ワークロールに上下ワークロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下ワークロール用ノズルから直接に油と水の混合液がスプレーされ、前記上下ワークロールに上下ワークロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下ワークロール用ノズルから直接に油と水の混合液がスプレーされる場合に、３系統のオンラインデジタルシステムを設け、第１のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記上ワークロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給し、第２のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記下ワークロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給し、第３のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記上下バックアップロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給する。
【００３６】
さらに、上下ワークロールと上下バックアップロールで構成される油圧延に対して、前記上下ワークロールに上下ワークロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下ワークロール用ノズルから直接に油と水の混合液がスプレーされ、前記上下ワークロールに上下ワークロール用ノズルヘッダのそれぞれの複数の上下ワークロール用ノズルから直接に油と水の混合液がスプレーされる場合に、４系統のオンラインデジタルシステムを設け、第１のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記上ワークロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給し、第２のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記下ワークロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給し、第３のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記上バックアップロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給し、第４のオンラインデジタルシステムの可変オリフィスから前記下バックアップロール用ノイズヘッダに油と水の混合液を供給する。
【００３７】
さらに、本発明は、鋼板を圧延するロールに対して圧延油としてノズルヘッダの複数のノズルからスプレーする油圧延の油と水の混合液の混合度の管理方法において、可変オリフィスから油と水の混合液を前記ノズルヘッダに供給して、前記ノズルヘッダと前記可変オリフィスの間に導入した角型分光セル内に混合液を通過させる工程と、前記角型分光セル内の混合液に縦方向に垂直の巾のある光ビームを当て前記角型分光セル内の混合液を透過した光ビームを受光し混合液の混合度として受光した光透過線数を測定する工程と、前記角型分光セルの混合液にピンポイントで光ビームを当て、混合液で反射された光を受光し、混合液の油の濃度として、受光した光反射線数を測定する工程と、測定された光反射線数に対応する油の濃度に対して、予め保存されている最適光透過線数を読出し、測定された光透過線数と比較して測定された光透過線数が最適光透過線数よりも大きい場合には混合度を強くするように混合度の変更を要求し、測定された光透過線数が最適光透過線数よりも小さい場合には混合度を弱くするように混合度の変更を要求する工程と、前記可変オリフィスに混合度の変更が要求されると、絞り部を駆動して、混合度を強くする要求の場合には混合液が通過する絞り部の内径又は断面積を小さくして混合液の流速を大きくし拡散室で混合度の強い混合液を前記ノズルヘッダに供給するために形成し、混合度を弱くする要求の場合には混合液が通過する絞り部の内径又は断面積を大きくし混合液の流速を小さくし、拡散室で混合の弱い混合液を前記ノズルヘッダに供給するために形成する工程と、油圧延のプロセス量を入力し前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積の変更量、測定された光反射線数による油の濃度の変化量が一定値以上となった場合には、ノズルに詰り、劣化、各種機器に異常が発生したと判定する工程とを備えることを特徴とする油圧延の油と水の混合液の混合度の管理方法を提供する。
【００３８】
さらに、油の濃度、前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積の大きさを種々変えて、前記ノズルヘッダの複数のノズルのそれぞれからスプレーされる油と水の混合液をサンプリングし、サンプリングした混合液の光透過線数を測定し、前記ノズルヘッダの複数のノズルに対して測定された光透過線数の標準偏差を求め測定された光透過線数のバラツキを評価し、各油の濃度で複数のノズルに対して測定された光透過線数の標準偏差が５％以内で且つ測定された光透過線数の平均値の最大のものが選択され、ロールに対する油の最大付着効率を達成する最適透過線数として保存し、さらに、油の濃度と光反射線数の関係を保存する。
【００３９】
さらに、本発明は、鋼板を圧延するロールに対して圧延油としてノズルヘッダの複数のノズルからスプレーする油圧延の油と水の混合液の混合度の管理プログラムにおいて、
可変オリフィスから油と水の混合液を前記ノズルヘッダに供給し、前記ノズルヘッダと前記可変オリフィスの間に導入した角型分光セルに混合液を通過させる手順と、前記角型分光セルに縦方向に垂直の巾のある光ビームを当て前記角型分光セルの混合液を透過した光ビームを受光し混合液の混合度として受光した光透過線数を測定する手順と、前記角型分光セルの混合液にピンポイントで光ビームを当て、混合液で反射された光を受光し、混合液の油の濃度として、受光した光反射線数を測定する手順と、測定された光反射線数に対応する油の濃度に対して、予め保存されている最適光透過線数を読出し、測定された光透過線数と比較して測定された光透過線数が最適光透過線数よりも大きい場合には混合度を強くするように混合度の変更を要求し、測定された光透過線数が最適光透過線数よりも小さい場合には混合度を弱くするように混合度の変更を要求する手順と、前記可変オリフィスに混合度の変更が要求されると、絞り部を駆動して、混合度を強くする要求の場合には混合液が通過する絞り部の内径又は断面積を小さくして混合液の流速を大きくし拡散室で混合度の強い混合液を前記ノズルヘッダに供給するために形成し、混合度を弱くする要求の場合には混合液が通過する絞り部の内径又は断面積を大きくし混合液の流速を小さくし、拡散室で混合の弱い混合液を前記ノズルヘッダに供給するために形成する手順と、油圧延のプロセス量を入力し前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積の変更量、測定された光反射線数による油の濃度の変化量が一定値以上となった場合には、ノズルに詰り、劣化、各種機器に異常が発生したと判定する手順とを備えることを特徴とする油圧延の油と水の混合液の混合度の管理方法を提供する。
【００４０】
さらに、油の濃度、前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積の大きさを種々変えて、前記ノズルヘッダの複数のノズルのそれぞれからスプレーされる油と水の混合液をサンプリングし、サンプリングした混合液の光透過線数を測定し、前記ノズルヘッダの複数のノズルに対して測定された光透過線数の標準偏差を求め測定された光透過線数のバラツキを評価し、各油の濃度で複数のノズルに対して測定された光透過線数の標準偏差が５％以内で且つ測定された光透過線数の平均値の最大のものが選択され、ロールに対する油の最大付着効率を達成する最適透過線数としてさらに、油の濃度と光反射線数の関係を保存する。
【発明の効果】
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、可変オリフィスから油と水の混合液を前記ノズルヘッダに供給して、前記ノズルヘッダと前記可変オリフィスの間に導入した角型分光セル内に混合液を通過させ、前記角型分光セル内の混合液に縦方向に垂直の巾のある光ビームを当て前記角型分光セル内の混合液を透過した光ビームを受光し混合液の混合度として受光した光透過線数を測定し、前記角型分光セル内の混合液にピンポイントで光ビームを当て、混合液で反射された光を受光し、混合液の油の濃度として、受光した光反射線数を測定し、測定された光反射線数に対応する油の濃度に対して、予め保存されている最適光透過線数を読出し、測定された光透過線数と比較して測定された光透過線数が最適光透過線数よりも大きい場合には混合度を強くするように混合度の変更を要求し、測定された光透過線数が最適光透過線数よりも小さい場合には混合度を弱くするように混合度の変更を要求し、前記可変オリフィスに混合度の変更が要求されると、絞り部を駆動して、混合度を強くする要求の場合には混合液が通過する絞り部の内径又は断面積を小さくして混合液の流速を大きくし拡散室で混合度の強い混合液を前記ノズルヘッダに供給するために形成し、混合度を弱くする要求の場合には混合液が通過する絞り部の内径又は断面積を大きくし混合液の流速を小さくし、拡散室で混合の弱い混合液を前記ノズルヘッダに供給するために形成し、油圧延のプロセス量を入力し前記可変オリフィスの絞り部の内径又は断面積の変更量、測定された光反射線数による油の濃度の変化量が一定値以上となった場合には、ノズルに詰り、劣化、各種機器に異常が発生したと判定するようにしたので、最少の油消費量で、各ノズルのバラツキが無く、均一な濃度状態で混合液がスプレーされ、ロールへの油の付着量が最も多い状態を達成することが可能になった。このため、従来のように経験と熟練度に依存せずにロールに対する油の最大付着効率を求めることが可能になった。
【００４２】
さらに、油圧延に関するプロセス量の変化に対して混合度に変化が生じないように混合度の制御を行い、油圧延の阻害を防止し、早期の正常復帰のためのユーザーの経験と熟練度を不要とすることが可能となる。
さらに、プロセス量の擾乱に対して、混合液の混合度を可変オリフィスで制御する制御量が大きくなり過ぎ、測定した混合度の油の濃度の変化が大きくなり過ぎ制御不能となる前にプロセスの異常個所のおおよその特定を行い修理が容易にとなるようにしたので、従来のように、混合度が強すぎて油の付着量が少なくなり、ロールの肌荒れ、ヒートクラックによるロールが劣化し、付着されない油が無駄となることを防止し、混合度が弱過ぎて油の付着量の不均一のため、ロールの偏磨耗によるロールが劣化し、ロール上の鋼板の蛇行によるミスロールが発生するのを防止することが可能になった。
【００４３】
さらに、早期に正常復帰を行うにはユーザーの経験と熟練度が不要となり、ユーザーの負担が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る油圧延のオンラインデジタルシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１におけるダイレクト光センサー３００の具体例を示すブロック図である。
【図３】油と水の混合液の混合度と光透過線数の関係、混合度の油濃度及び光反射線数の関係を説明する図である。
【図４】図１における可変オリフィス２００の具体例を示す断面図である。
【図５】テストプレートへの最小の油消費量で最大の油付着量となる油濃度別の光透過線数の表の一例を示す図である。
【図６】図１におけるオンラインデジタルユニット４００の最適混合度保存部４０１に保存される最適な光透過線数を説明する図である。
【図７】図４の可変オリフィス２００の絞り部２０１の内径、流速とダイレクト光センサー３００により測定される光透過線数の関係を示す図である。
【図８】図１におけるオンラインデジタルユニット４００の混合度変更制御部４０２の制御動作例を説明する図である。
【図９】混合度変更制御部４０２の制御対象となる事象の代表例を列挙した図である。
【図１０】図１におけるオンラインデジタルユニット４００の異常判定部４０３の判定対象となる代表的な事象を示す図である。
【図１１】図１におけるオンラインデジタルユニット４００の異常判定部４０３の判定動作例を説明する図である。
【図１２】本発明に係る油圧延のオンラインデジタルシステムの具体的な構成を示すブロック図である。
【図１３】ワークロールに直接スプレーする概略構成を説明するブロック図である。
【図１４】バックアップロールにスプレーする概略構成を説明するブロック図である。
【図１５】ワークロール及びバックアップロールにスプレーする概略構成を説明するブロック図である。
【図１６】図１３の変形例であり、ワークロールにスプレーする概略構成を説明するブロック図である。
【図１７】図１４の変形例であり、バックアップロールにスプレーする概略構成を説明するブロック図である。
【図１８】図１５の変形例であり、ワークアップロール及びバックアップロールにスプレーする概略構成を説明するブロック図である。
【図１９】図１５の変形例であり、ワークアップロール及びバックアップロールにスプレーする概略構成を説明するブロック図である。
【図２０】図１８、１９の変形例であり、ワークアップロール及びバックアップロールにスプレーする概略構成を説明するブロック図である。
【図２１】図１８、１９の変形例であり、ワークアップロール及びバックアップロールにスプレーする概略構成を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る油圧延のオンラインデジタルシステムの概略構成を示すブロック図である。本図に示すように、油圧延のオンラインデジタルシステム５００にはロール（図示しない）に油と水の混合液である圧延油をスプレーする複数のノズル１０１を有するノズルヘッダ１００に油と水の混合液を供給する可変オリフィス２００が設けられ、可変オリフィス２００は可変の絞り部と拡散室からなり絞り部で油と水の混合液の流速を可変にし、遠隔で自動的に油と水の混ざり具合である混合度を変更することを可能にする。
【００４６】
さらに、オンラインデジタルシステム５００にはノズルヘッダ１００と可変オリフィス２００の間に導入され、通過する混合液の混合度、油の濃度を瞬時に測定するためのダイレクト光センサー３００が設けられ、ダイレクト光センサー３００はサンプリングした混合液に光を当てて、混合液の混合度及び油の濃度にそれぞれ対応する光透線数および光反射線数をデジタル信号として測定する。
さらに、オンラインデジタルシステム５００にはダイレクト光センサー３００により測定された光反射線数及び光透過線数を入力するオンラインデジタルユニット４００が設けられ、オンラインデジタルユニット４００はＣＰＵ（中央演算処理装置）で構成され、最適混合度保存部４０１、混合度変更制御部４０２、異常判定部４０３及び警告表示部４０４を有し、可変オリフィス２００の混合度の変更等を制御する。
【００４７】
最適混合度保存部４０１は混合液の油の濃度に対して、ノズルヘッダ１００のノズル１０１からロールにスプレーされる油の消費量が小さく、ロールへの油の付着量が大きく、各ノズルによる油の付着量のバラツキが小さい油の混合度となる最適光透過線数の表を保存する。
混合度変更制御部４０２はダイレクト光センサー３００から光反射線数及び光透過線数を入力し光反射線数に対応する油の濃度に対して最適混合度保存部４０１から最適な混合度に対する光透過線数を読出し、ダイレクト光センサー３００で測定された光透過線数と最適混合度保存部４０１から読み出した最適光透過線数を比較して双方が一致するように可変オリフィス２００の絞り部の内径又は断面積を変更して絞り部を通過する混合液の流速の変更を行い、混合度の変更を制御する。
【００４８】
異常判定部４０３は可変オリフィス２００、ダイレクト光センサー３００の情報を含む油圧延システムのプロセス量を入力し監視し、可変オリフィス２００の絞り部２０１の内径又は断面積の制御量、光反射線数による油の濃度の変化量が一定値以上変化した場合にはノズル１０１に詰り、劣化、各種機器に異常が発生していると判定する。
警告表示部４０４は異常判定部４０３で異常と判定された場合に異常の内容と共に警告の表示を行う。
【００４９】
図２は図１におけるダイレクト光センサー３００の具体例を示すブロック図である。本図に示すように、ダイレクト光センサー３００には角型分光セル３０１が設けられ、角型分光セル３０１は光の透過性の大きな材料で角型に形成され、ノズルヘッダ１００と可変オリフィス２００の間に導入され、油と水の混合液３０２が通過する。
角型分光セル３０１を挟んで光透過線数測定用発光部３０３と光透過線数測定用受光部３０４が対向して設けられ、光透過線数測定用発光部３０３は光を発光し角型分光セル３０１内の混合液３０２に縦方向に垂直の巾のある光ビームを当てる。
【００５０】
光透過線数測定用受光部３０４は光透過線数測定用発光部３０３から角型分光セル３０１内の混合液３０２を透過した光ビームを受光し、混合液の混合度として、受光した光透過線数を測定する。
測定された光透過線数が大きければよく光を通し、小さければ光が通りにくいことを表す。
【００５１】
さらに、角型分光セル３０１の平面に対向して光反射線数測定用発光・受光部３０５が設けられ、光反射線数測定用発光・受光部３０５は角型分光セル３０１内の混合液３０２にピンポイントで光ビームを当て、混合液３０２で反射された光を受光し、混合液の油の濃度として、受光した光反射線数を測定する。
なお、油と水の混合液である圧延油にはエマルジョンになると油の濃度に比例して光に反応する添加剤が加えられ、この添加剤により混合液の油濃度の増加とともに光反射線数も増加するように油の濃度に依存する光反射線数が測定可能となる。
【００５２】
また、光透過線数測定用発光部３０３、光反射線数測定用発光・受光部３０５に用いる光ビームは紫外線である。
また、角型分光セル３０１を角型とするのは丸型と比較して光の分散を小さくし測定精度を向上させるためである。
また、混合液３０２の濃度が既知で使用中に濃度の変動が無い場合には上記のダイレクト光センサー３００の構成から光反射線数測定用発光・受光部３０５を除いた構成としてもよい。
【００５３】
図３は油と水の混合液の混合度と光透過線数の関係、混合度の油濃度及び光反射線数の関係を説明する図である。
油と水の混合液は強く混合されると、本図（ａ）に示すように油の粒子が小さくなり、本図（ｂ）に示すように油の粒子により光ビームの透過が小さくなり、逆に、混合液は混合が弱いと、本図（ａ）に示すように油の粒子が大きくなり、油の粒子の隙間の水を光ビームが透過するようになり、本図（ｂ）に示すように光ビームの透過が大きくなる。すなわち、光ビームが油の粒子に妨げられて、光透過線数測定用発光部３０３から光透過線数測定用受光部３０４への光ビームの到達量が減衰する特性を利用して、混合液の混合度を測定することが可能になる。
【００５４】
なお、本図（ｂ）に示すように、混合液の濃度が大きくなると、同じ油の粒子の大きさでも、光透過線数は小さくなる。
また、油と水を混合した直後から混合液のエマルジョンが油と水に分離し始め、すなわち、油の粒子が大きくなるので、測定された混合度の状態で混合液のスプレーを行うためには、ノズルヘッダ１００と可変オリフィス２００の間の距離はできるだけ小さくすることが好ましい。
【００５５】
本図（ｃ）に示すように、混合液の油濃度の増加とともに光反射線数も増加するが、混合液に対する光透過線数の測定では、添加剤の多寡、油種により光の反応が異なるので、添加剤の量、油種毎に光反射線数から油の濃度の換算表を作っておく必要がある。
また、混合液の油の濃度は混合度とは異なり、油と水の比率であり、時間が経過しても水分を蒸発させない限り一定である。これに対して、混合度は混ざり合った油と水の混合液が時間の経過とともに油と水に分離するので濃度と異なり瞬時に測定を行うことが不可欠である。
【００５６】
図４は図１における可変オリフィス２００の具体例を示す断面図である。本図に示すように、一例として、可変オリフィス２００であるバリアブルミキサーは、絞り部２０１、拡散室２０２、駆動流体２０３、駆動部２０４からなり、絞り部２０１では絞り部２０１の外側に封入された駆動流体（水、空気等）２０３をサーボモータ（図示しない）の駆動部２０４で駆動流体２０３を駆動して絞り部２０１の内径を小さくしたり、大きくしたりして通過する油と水の混合液の流速を自動的に制御可能とする。
【００５７】
なお、サーボモータに代わりアジャスタブルスクリューを用いて、手動で操作を行うようにすることも可能である。
拡散室２０２では、油と水の流速が大きい場合には、油の粒子が小さくなり油と水の混合が強い混合液を形成し、逆に、油と水の流速が小さい場合には、油の粒子が大きくなり油と水の混合が弱い混合液が形成される。
【００５８】
このように、絞り部２０１の内径を変更することにより、混合液の混合度を制御することが可能となる。
また、可変オリフィス２００はマルチオリフィスミキサーであってもよい。マルチオリフィスミキサーは種々の型式のものあるが、バリアブルミキサーと同様の作用効果をもたらすためである。
次に、図１におけるオンラインデジタルユニット４００の最適混合度保存部４０１に混合度として保存される光透過線数の表作成を具体的に説明する。
図１におけるダイレクト光センサー３００の単体は商品名Ｄ・ＤＫＩＴとして豊産マシナリー（株）より販売されている。ダイレクト光センサー３００を以下のようにオフラインで用いる。
【００５９】
ノズルヘッダ１００のノズル１０１によりスプレーするロール面の位置に例えば、１００ｍｍ×１００ｍｍのテストプレートをノズル１０１の数だけ置き、可変オリフィス２００への油の流量と水の流量を一定にすることにより、油の濃度を一定にし、さらに、可変オリフィス２００の絞り部２０１の内径を一定にし、一定時間スプレーを行い、オフラインのダイレクト光センサー３００である商品名Ｄ・ＤＫＩＴを用いて、各ノズルから油と水の混合液のサンプリングを採取し、短時間のうちに、それぞれの光反射線数を測定する。
【００６０】
スプレーされたテストプレートを取り出し、テストプレートをエアーブローで飛ばし、後に乾燥機に入れてさらに水分を除去し、テストプレートに付着した油分の重量を電子秤で測定し単位面積当りの油の付着量を求める。
さらに、可変オリフィス２００の絞り部２０１の内径を変化させて、複数のテストプレートの単位面積当りの油の付着量を求める。
【００６１】
複数のテストプレートに混合液をスプレーしたときの各ノズル１０１の光透過線数のバラツキを標準偏差として求め、標準偏差が５％以内で各ノズル１０１の光透過線数の平均値が最大となるものに対して、ロールに対する油の最大付着効率を達成する混合度の最適な光透過線数とする。
この最適な光透過線数に対して、複数のテストプレートの単位面積当りの油の付着量のバラツキが許容範囲内にあり、バラツキの許容範囲内で油の消費量が最小で、油の付着量が最大となっていることを確認する。
【００６２】
光透過線数の標準偏差が５％を超えて混合度を強くすると、前述のように、油の油付着量は増加するがノズル１０１による油の付着量のバラツキが大きくなりミスロール等が生じ易くなり、光透過線数の標準偏差が５％以内でも油の付着量が小さいと、油の無駄が生じ鋼板の不良品等が生じ易くなる。
種々の油の濃度で油圧延を行う場合には、想定される油の濃度に対して、前述のように、テストプレートを用いて、ロールに対する油の最大付着効率を達成する混合度の最適な光透過線数を求めておく。
【００６３】
図５はテストプレートへの最小の油消費量で最大の油付着量となる油濃度別の光透過線数の表の一例を示す図である。ダイレクト光センサー３００をオフラインとして使用する商品名Ｄ・ＤＫＩＴにより、本図に示すように、各ノズル１０１に対して、ロールに対する油の最大付着効率を達成する混合度として、油濃度別の最適な光透過線数が測定された例である。
【００６４】
図６は図１におけるオンラインデジタルユニット４００の最適混合度保存部４０１に保存される最適な光透過線数を説明する図である。本図に示すように、最適混合度保存部４０１には油種（油１、油２、…）毎に、濃度（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…）に対して、光反射線数（ａ１１、ａ２１、ａ３１、…、ａ１２、ａ２２、ａ３２、…）、ロールに対する油の最大付着効率を達成する最適な光透過線数（ｃ１１、ｃ２１、ｃ３１、…、ｃ１２、ｃ２２、ｃ３２、…）が保存される。油種を考慮するのは、例えば、油の粘性により、同じ油の濃度で混合度の変化（油の粒子の大きさの変化）に対して光透過線数の変化が大きいもの又は小さいものがあるためである。
【００６５】
図７は図４の可変オリフィス２００の絞り部２０１の内径、流速とダイレクト光センサー３００により測定される光透過線数の関係を示す図である。本図に示すように、絞り部２０１の内径を大きくして流速を小さくすると、ダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数は増加し、逆に、絞り部２０１の内径を小さくして流速を大きくすると、ダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数は減少する。
【００６６】
図８は図１におけるオンラインデジタルユニット４００の混合度変更制御部４０２の制御動作例を説明する図である。本図に示すように、ステップＳ５０１において、混合度変更制御部４０２では定期的にダイレクト光センサー３００で測定された光透過線数ａを入力する。
ステップＳ５０２において、混合度変更制御部４０２では最適混合度保存部４０１より最適な光透過線数ｃを読み出す。最適混合度保存部４０１では油種の選択信号を入力し、選択された油種に対して、ダイレクト光センサー３００で測定された光反射線数に対応する濃度の最適な光透過線数ｃを混合度変更制御部４０２からの読み出し要求に応じて出力する。
【００６７】
ダイレクト光センサー３００で測定された光反射線数に対応する濃度に対して、最適混合度保存部４０１に保存されている最適な光透過線数を内挿又は外挿で求める。
ステップＳ５０３において、混合度変更制御部４０２では、測定された光透過線数ａが最適な光透過線数ｃよりも大きいか、すなわち、ａ＞ｃが成立するかを判定する。成立しない場合にはステップＳ５０５に進む。
【００６８】
ステップＳ５０４において、混合度変更制御部４０２では、ａ＞ｃの場合には、可変オリフィス２００に対して絞り部２０１の内径を小さくするように要求し、処理を終了する。
ステップＳ５０５において、混合度変更制御部４０２では、測定された光透過線数ａが最適な光透過線数ｃよりも小さいか、すなわち、ａ＜ｃが成立するかを判定する。成立しない場合には処理を終了する。
【００６９】
ステップＳ５０６において、混合度変更制御部４０２では、ａ＜ｃの場合には、可変オリフィス２００に対して絞り部２０１の内径を大きくするように要求し、処理を終了する。
混合度変更制御部４０２では、定期的に、これらの一連の処理を繰り返し、ダイレクト光センサー３００で測定された光透過線数ａが最適な光透過線数と一致するように絞り部２０１の内径の大きさを制御する。
【００７０】
図９は混合度変更制御部４０２の制御対象となる事象の代表例を列挙した図である。本図に示すように、制御対象の事象が巾切りの場合には、鋼板の板巾に応じて両サイドのノズル１０１に対して、「巾広」、「ミドル」、「巾狭」と、ロールへスプレーを停止させると、混合液の水量が減り、可変オリフィス２００の絞り部２０１を通過する流速が低減し、ダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数が増加し、光反射線数も増加する。混合度変更制御部４０２は光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行う
【００７１】
さらに、ノズル１０１の詰りの場合には混合液の水量が減り、可変オリフィス２００の絞り部２０１を通過する流速が低減し、ダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数が増加し、光反射線数も増加する。この場合、複数のノズル１０１に平均的に詰りが生じているとする。特定のノズルだけに詰りが発生している場合には目視で容易に発見できるためである。混合度変更制御部４０２は光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行う
【００７２】
さらに、ノズル１０１の劣化の場合にはノズル１０１の口径がエロージョンで広がり混合液の水量が増え、可変オリフィス２００の絞り部２０１を通過する流速が増加し、ダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数が減少し、光反射線数も減少する。この場合、複数のノズル１０１に平均的に劣化が生じているとする。特定のノズルだけに劣化が発生している場合には目視で容易に発見できるためである。混合度変更制御部４０２は光透過線数が増加するように混合度の変更制御を行う
【００７３】
さらに、水温変化は温度が高くなると可変オリフィス２００の拡散室２０２で油と水が良く混合するのでダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数が減少する。混合度変更制御部４０２は光透過線数が増加するように混合度の変更制御を行う。温度が低くなると可変オリフィス２００の拡散室２０２で油と水が良く混合しなくなるのでダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数が増加する。混合度変更制御部４０２は光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行う。光反射線数の変化はない。なお、水の硬度が大きくなると、上記の現象は逆になる。
【００７４】
さらに、水の流量変化は流量が大になると、可変オリフィス２００の絞り部２０１を通過する流速が増加し、ダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数が減少し、光反射線数も減少する。混合度変更制御部４０２は光透過線数が増加するように混合度の変更制御を行う。水の流量変化は流量が小になると、可変オリフィス２００の絞り部２０１を通過する流速が減少し、ダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数が増加し、光反射線数も増加する。混合度変更制御部４０２は光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行う。
【００７５】
さらに、パイプの狭窄があると、ノズル１０１からスプレーされる混合液の水量が減少し、可変オリフィス２００の絞り部２０１を通過する流速が減少し、ダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数が増加し、光反射線数も増加する。混合度変更制御部４０２は光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行う。
さらに、メータリングポンプの作動不良による油の流量異常は、流量が大になると、油の濃度が大きくなり、ダイレクト光センサー３００で測定される光反射線数が増加し、これに伴い、光透過線数が減少する。混合度変更制御部４０２は光透過線数が増加するように混合度の変更制御を行う。流量が小になると、油の濃度が小さくなり、ダイレクト光センサー３００で測定される光反射線数が減少し、これに伴い、光透過線数が増加する。混合度変更制御部４０２は光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行う。
【００７６】
さらに、弁類の作動不良による油の流量異常は、流量が大になると、油の濃度が大きくなり、ダイレクト光センサー３００で測定される光反射線数が増加し、これに伴い、光透過線数が減少する。混合度変更制御部４０２は光透過線数が増加するように混合度の変更制御を行う。流量が小になると、油の濃度が小さくなり、ダイレクト光センサー３００で測定される光反射線数が減少し、これに伴い、光透過線数が増加する。混合度変更制御部４０２は光透過線数が減少するように混合度の変更制御を行う。
【００７７】
さらに、油タンクの水の浸入は、バクテリアの発生を招き油の濃度が安定となり、ダイレクト光センサー３００で測定される光反射線数が不安定となり、これに伴い、光透過線数も不安定となる。混合度変更制御部４０２は光透過線数を安定させるように混合度の変更制御を行う。
以上のように想定される代表的な事象に対して生じる混合度の擾乱が制御可能となる。
【００７８】
したがって、本発明によれば、光技術を利用して測定された油と水の混合液の混合度、油の濃度を基に可変オリフィスにより混合液の混合度を制御するようにしたので、最少の油消費量で、各ノズルのバラツキが無く、均一な濃度状態で混合液がスプレーされ、ロールへの油の付着量が最も多い状態を達成することが可能になった。このため、従来のように経験と熟練度に依存せずにロールに対する油の最大付着効率を求めることが可能になった。
【００７９】
さらに、油圧延に関するプロセス量の変化に対して混合度に変化が生じないように混合度の制御を行い、油圧延の阻害を防止し、早期の正常復帰のためのユーザーの経験と熟練度を不要とすることが可能となる。
図１０は図１におけるオンラインデジタルユニット４００の異常判定部４０３の判定対象となる代表的な事象を示す図である。
【００８０】
本図に示すように、ノズル１０１の詰りの場合には混合液の水量が減り、可変オリフィス２００の絞り部２０１を通過する流速が低減し、ダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数が増加するので、混合度変更制御部４０２により絞り部２０１の内径が減少するように制御が行われ、光反射線数は増加する。この場合、複数のノズル１０１に平均的に詰りが生じているとする。特定のノズルだけに詰りが発生している場合には目視で容易に発見できるためである。
【００８１】
さらに、ノズル１０１の劣化の場合にはノズル１０１の口径がエロージョンで広がり混合液の水量が増え、可変オリフィス２００の絞り部２０１を通過する流速が増加し、ダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数が減少し、混合度変更制御部４０２により絞り部２０１の内径が増加するように制御が行われ、光反射線数も減少する。この場合、複数のノズル１０１に平均的に劣化が生じているとする。特定のノズルだけに劣化が発生している場合には目視で容易に発見できるためである。
【００８２】
さらに、水温異常は温度が高くなると可変オリフィス２００の拡散室２０２で油と水が良く混合するのでダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数が減少するので、混合度変更制御部４０２により絞り部２０１の内径が増加するように制御が行われ、温度が低くなると可変オリフィス２００の拡散室２０２で油と水が良く混合しなくなるのでダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数が増加するので、混合度変更制御部４０２により絞り部２０１の内径が減少するように制御が行われる。光反射線数の変化はない。なお、水の硬度が大きくなると、上記の現象は逆になる。
【００８３】
さらに、水の流量変化は流量が大になると、可変オリフィス２００の絞り部２０１を通過する流速が増加し、ダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数が減少するので混合度変更制御部４０２により絞り部２０１の内径が増加するように制御が行われ、光反射線数も減少し、流量が小になると、可変オリフィス２００の絞り部２０１を通過する流速が減少し、ダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数が増加するので混合度変更制御部４０２により絞り部２０１の内径が減少するように制御が行われ、光反射線数も増加する。
【００８４】
さらに、パイプの狭窄があると、ノズル１０１からスプレーされる混合液の水量が減少し、可変オリフィス２００の絞り部２０１を通過する流速が減少し、ダイレクト光センサー３００で測定される光透過線数が増加するので混合度変更制御部４０２により絞り部２０１の内径が減少するように制御が行われ、光反射線数も増加する。
さらに、メータリングポンプの作動不良による油の流量異常は、流量が大になると、油の濃度が大きくなり、ダイレクト光センサー３００で測定される光反射線数が増加し、これに伴い、光透過線数が減少するので混合度変更制御部４０２により絞り部２０１の内径が増加するように制御が行われ、流量が小になると、油の濃度が小さくなり、ダイレクト光センサー３００で測定される光反射線数が減少し、これに伴い、光透過線数が増加するので混合度変更制御部４０２により絞り部２０１の内径が減少するように制御が行われる。
【００８５】
さらに、弁類の作動不良による油の流量異常は、前述と同様に、流量が大になると、油の濃度が大きくなり、ダイレクト光センサー３００で測定される光反射線数が増加し、これに伴い、光透過線数が減少するので混合度変更制御部４０２により絞り部２０１の内径が増加するように制御が行われ、流量が小になると、油の濃度が小さくなり、ダイレクト光センサー３００で測定される光反射線数が減少し、これに伴い、光透過線数が増加するので混合度変更制御部４０２により絞り部２０１の内径が減少するように制御が行われる。
【００８６】
さらに、油タンクの水の浸入は、油の濃度が小さくなり、ダイレクト光センサー３００で測定される光反射線数が減少し、これに伴い、光透過線数が増加するので混合度変更制御部４０２により絞り部２０１の内径が減少するように制御が行われる。
さらに、圧延オフロード時（非通板時）の油の混入は、油の濃度が大きくなり、ダイレクト光センサー３００で測定される光反射線数が増加し、これに伴い、光透過線数が減少するので混合度変更制御部４０２により絞り部２０１の内径が増加するように制御が行われる。
【００８７】
図１１は図１におけるオンラインデジタルユニット４００の異常判定部４０３の判定動作例を説明する図である。本図に示すように、ステップＳ６０１において、オンラインデジタルユニット４００の異常判定部４０３では、可変オリフィス２００の絞り部２０１の内径、水温の情報、水の流量、圧延オフロードの情報を含むプロセス量を入力し、可変オリフィス２００の絞り部２０１の内径が基準値よりも一定値以上減少し混合度が弱過ぎになっているかを判定する。一定値以上減少していない場合にはステップＳ６０７に進む。なお、絞り部２０１の内径の基準値は油圧延が正常時の絞り部２０１の内径を基準とする。
【００８８】
ステップＳ６０２において、異常判定部４０３では水温が低下しているかを判定する。水温が低下していない場合にはステップＳ６０４に進む。
ステップＳ６０３において、異常判定部４０３では水温が低下している場合には水温異常と判定し、水温異常の警告を警告表示部４０４に表示させ、処理を終了する。
ステップＳ６０４において、異常判定部４０３では水の流量が小さくなっているかを判定する。流量が小さくない場合にはステップＳ６０６に進む。
【００８９】
ステップＳ６０５において、異常判定部４０３では水の流量が小さくなっている場合には水の流量異常と判定し、水の流量異常の警告を警告表示部４０４に表示させ、処理を終了する。
ステップＳ６０６において、異常判定部４０３では、水の流量が小さくなっていない場合には、消去法的に、ノズル詰り又はパイプの狭窄の発生と判定し、ノズル詰り又はパイプの狭窄の発生を警告表示部４０４に表示させ、処理を終了する。なお、スチームトレースを行った後に異常が回復したらパイプの狭窄と判定し、回復しない場合にはノズル詰りと判定する。
【００９０】
ステップＳ６０７において、異常判定部４０３では、可変オリフィス２００の絞り部２０１の内径が基準値よりも一定値以上増加し混合度が強過ぎになっているかを判定する。一定値以上増加していない場合にはステップＳ６１１に進む。
ステップＳ６０８において、異常判定部４０３では水温が高くなっているかを判定する。水温が高くなっている場合にはステップＳ６０３に戻る。
【００９１】
ステップＳ６０９において、異常判定部４０３では水温が高くなっていない場合には水の流量が大きくなっているかを判定する。水の流量が大きい場合にはステップＳ６０５に戻る。
ステップＳ６１０において、異常判定部４０３では、水の流量が大きくなっていない場合には、消去法的に、ノズル劣化の発生と判定し、ノズル劣化の発生を警告表示部４０４に表示させ、処理を終了する。
【００９２】
ステップＳ６１１において、異常判定部４０３では、ダイレクト光センサー３００で測定された光反射線数の変化が基準値よりも一定値以上になっているかを判定する。光反射線数の変化が基準値よりも一定値未満の場合には処理を終了する。光反射線数の基準値は油圧延の正常時の光反射線数を基準とする。
ステップＳ６１２において、異常判定部４０３では、圧延オフロードになっているかを判定する。圧延オフロード時である場合にはステップＳ６１４に進む。
【００９３】
ステップＳ６１３において、異常判定部４０３では、圧延オフロード時でない場合には、消去法的に、メータリングポンプの作動不良、油タンクへの水の浸入又は弁類の作動不良の発生と判定し、メータリングポンプの作動不良、油タンクへの水の浸入又は弁類の作動不良の発生を警告表示部４０４に表示させ、処理を終了する。
ステップＳ６１４において、異常判定部４０３では、消去法的に、圧延オフロード時（非通板時）の油の混入の発生と判定し、圧延オフロード時（非通板時）の油の混入の発生を警告表示部４０４に表示させ、処理を終了する。
【００９４】
したがって、本発明によれば、プロセス量の擾乱に対して、混合液の混合度を可変オリフィス２００で制御する制御量が大きくなり過ぎ、測定した混合度の油の濃度の変化が大きくなり過ぎ制御不能となる前にプロセスの異常個所のおおよその特定を行い修理が容易にとなるようにしたので、従来のように、混合度が強すぎて油の付着量が少なくなり、ロールの肌荒れ、ヒートクラックによるロールが劣化し、付着されない油が無駄となることを防止し、混合度が弱過ぎて油の付着量の不均一のため、ロールの偏磨耗によるロールが劣化し、ロール上の鋼板の蛇行によるミスロールが発生するのを防止することが可能になった。
【００９５】
さらに、早期に正常復帰を行うにはユーザーの経験と熟練度が不要となり、ユーザーの負担が軽減される。
【実施例１】
【００９６】
図１２は本発明に係る油圧延のオンラインデジタルシステムの具体的な構成を示すブロック図である。本図に示すように、ロール１４０に対向するノズルヘッダ１００にはエアーで駆動する３段巾切弁付きの複数のノズル１０１が設けられ、電磁弁ユニット７００により巾切に対してノズル１０１の開閉動作を行うために巾切弁が駆動される。
潤滑油供給ユニット８００には水タンク８０１、油タンク８０２が設けられ、水タンク８０１の水はヒータ８０３により約４０度に温められ、油タンク８０２の油は約４０度に温められる。
【００９７】
水タンク８０１の暖められた水はポンプ８０５により汲み上げられ、流量計８０６を経由してミキシングブロック９００に供給され、油タンク８０２の暖められた油はメータリングポンプ８０７により汲み上げられ、チェック弁８０８を経由してミキシングブロック９００に供給される。
ミキシングブロック９００では、潤滑油供給ユニット８００からの水は、減圧弁を経由して、自動マルチオリフィスミキサー２００に供給され、潤滑油供給ユニット８００からの油は、３方弁９０２、チェック弁９０３を経由して自動マルチオリフィスミキサー２００に供給される。圧延オフロード時には３方弁はリリーフ弁を経由してメータリングポンプ８０７からの油を油タンク８０２に戻す。
【００９８】
可変オリフィス２００である自動マルチオリフィスミキサーは駆動部２０４であるラック＆ピニオン差動式エアーシリンダにより絞り部２０１であるマルチオリフィスを駆動して混合液が通過する通路の断面積を変化させ、混合液の流速を変更する。
可変オリフィス２００である自動マルチオリフィスミキサーで混合された混合液はノズルヘッダ１００に供給される。
【００９９】
ノズルヘッダ１００と可変オリフィス２００である自動マルチオリフィスミキサーの間にはダイレクト光センサー３００が設けられ、ダイレクト光センサー３００からオンラインデジタルユニット４００には測定された光透過線数、光反射線数の信号が送られ、オンラインデジタルユニット４００は光透過線数、光反射線数に基づき、混合度が一定となるように駆動部２０４であるラック＆ピニオン差動式エアーシリンダによりマルチオリフィスを制御する。
【０１００】
さらに、オンラインデジタルユニット４００は油圧延のプロセス量を入力し、可変オリフィス２００である自動マルチオリフィスミキサーの駆動部２０４であるラック＆ピニオン差動式エアーシリンダの制御によるマルチオリフィスの変化量、油の濃度の変化量が一定以上の場合には油圧延のプロセス量に異常があるとして異常判定を行う。
以下に、ワークロールとバックアップロールで構成される油圧延システムについて、オンラインデジタルシステムを用いる例について説明を行う。
【実施例２】
【０１０１】
図１３はワークロールに直接スプレーする概略構成を説明するブロック図である。本図（ａ）に示す油圧延システムではワークロール１５１、１５２に直接油と水の混合液をスプレーする。本図（ｂ）に示すように、オンラインデジタルシステム５００−１では、上下のワークロール１５１、１５２に対してそれぞれスプレーヘッダ１００Ａの複数のノズル１０１Ａ、ノズルヘッダ１００Ｂの複数のノズル１０１Ｂから油と水の混合液がスプレーされる。これにより、上下ワークロール１５１、１５２には同一の最大付着効率の混合度の混合液がスプレーされるので、前述した作用効果の他に上下ワークロール１５１、１５２に対する油の付着のアンバランスによる鋼板１５０の反りの発生を防止することが可能となる。
【実施例３】
【０１０２】
図１４はバックアップロールにスプレーする概略構成を説明するブロック図である。本図（ａ）に示す油圧延システムでは上下ワークロール１５１、１５２及び上下バックアップロール１６１、１６２に油と水の混合液をスプレーする。本図（ｂ）に示すように、オンラインデジタルシステム５００−２では、上下バックアップロール１６１、１６２に対してそれぞれスプレーヘッダ１００Ｃの複数のノズル１０１Ｃ、ノズルヘッダ１００Ｄの複数のノズル１０１Ｄから油と水の混合液がスプレーされる。これにより、上下バックアップロール１６１、１６２には同一の最大付着効率の混合度の混合液がスプレーされ、上下ワークロール１５１、１５２に転写されるので、前述した作用効果の他に上下ワークロール１５１、１５２に対する油の付着のアンバランスによる鋼板１５０の反りの発生を防止することが可能となる。
【実施例４】
【０１０３】
図１５はワークロール及びバックアップロールにスプレーする概略構成を説明するブロック図である。本図（ａ）に示す油圧延システムでは上下ワークロール１５１、１５２及び上下バックアップロール１６１、１６２に油と水の混合液をスプレーする。本図（ｂ）に示すように、オンラインデジタルシステム５００−１では、上下のワークロール１５１、１５２に対してそれぞれスプレーヘッダ１００Ａの複数のノズル１０１Ａ、ノズルヘッダ１００Ｂの複数のノズル１０１Ｂから油と水の混合液がスプレーされる。オンラインデジタルシステム５００−２では、上下バックアップロール１６１、１６２に対してそれぞれスプレーヘッダ１００Ｃの複数のノズル１０１Ｃ、ノズルヘッダ１００Ｄの複数のノズル１０１Ｄから油と水の混合液がスプレーされる。
【０１０４】
これにより、前述の作用効果に加えて、上下バックアップロール１６１、１６２の寿命が延びる。
なお、２系統のオンラインデジタルシステム５００−１、５００−２を設けるのは、上下ワークロール１５１、１５２に対するノズルヘッダ１００Ａの複数のノズル１０１Ａ、ノズルヘッダ１００Ｂの複数のノズル１０１Ｂと上下バックアップロール１６１、１６２に対するノズルヘッダ１００Ｃの複数のノズル１０１Ｃ、ノズルヘッダ１００Ｄの複数のノズル１０１Ｄのスプレー条件が異なるためである。
【実施例５】
【０１０５】
図１６は図１３の変形例であり、ワークロールにスプレーする概略構成を説明するブロック図である。本図に示すように、図１３と異なるのは、上下ワークロール１５１、１５２のノズルヘッダ１００Ａ、１００Ｂに対してそれぞれオンラインデジタルシステム５００−１１、５００−１２を設け、オンラインデジタルシステム５００−１１、５００−１２によりノズルヘッダ１００Ａ、１００Ｂのそれぞれに対して個別に混合液の混合度を制御する。ノズルヘッダ１００Ａ、１００Ｂのスプレー特性が非対称の場合には個別に制御するので有効であり、ノズル１０１Ａ、１０１Ｂの詰り、劣化を判定し易くなる。
【実施例６】
【０１０６】
図１７は図１４の変形例であり、バックアップロールにスプレーする概略構成を説明するブロック図である。本図に示すように、図１４と異なるのは、上下バックアップロール１６１、１６２のノズルヘッダ１００Ｃ、１００Ｄに対してそれぞれオンラインデジタルシステム５００−１３、５００−１４を設け、オンラインデジタルシステム５００−１３、５００−１４によりノズルヘッダ１００Ｃ、１００Ｄのそれぞれに対して個別に混合液の混合度を制御する。ノズルヘッダ１００Ｃ、１００Ｄのスプレー特性が非対称の場合には個別に制御するので有効であり、ノズル１０１Ｃ、１０１Ｄの詰り、劣化を個別に判定し易くなる。
【実施例７】
【０１０７】
図１８、図１９は図１５の変形例であり、ワークアップロール及びバックアップロールにスプレーする概略構成を説明するブロック図である。図１８、図１９に示すように図１５と異なるのは、上下ワークロール１５１、１５２のノズルヘッダ１００Ａ、１００Ｂに対してそれぞれオンラインデジタルシステム５００−１１、５００−１２を設け、オンラインデジタルシステム５００−１１、５００−１２によりノズルヘッダ１００Ａ、１００Ｂのそれぞれに対して個別に混合液の混合度を制御する。ノズルヘッダ１００Ａ、１００Ｂのスプレー特性が非対称の場合には個別に制御するので有効であり、ノズル１０１Ａ、１０１Ｂの詰り、劣化を判定し易くなる。
【実施例８】
【０１０８】
図２０、図２１は図１８、１９の変形例であり、ワークアップロール及びバックアップロールにスプレーする概略構成を説明するブロック図である。図２０、図２１に示すように、図１８、図１９と異なるのは、上下バックアップロール１６１、１６２のノズルヘッダ１００Ｃ、１００Ｄに対してそれぞれオンラインデジタルシステム５００−１３、５００−１４を設け、オンラインデジタルシステム５００−１３、５００−１４によりノズルヘッダ１００Ｃ、１００Ｄのそれぞれに対して個別に混合液の混合度を制御する。ノズルヘッダ１００Ｃ、１００Ｄのスプレー特性が非対称の場合には個別に制御するので有効であり、ノズル１０１Ｃ、１０１Ｄの詰り、劣化を個別に判定し易くなる。
【符号の説明】
【０１０９】
１００…ノズルヘッダ
１００Ａ…上ワークロール用ノズルヘッダ
１００Ｂ…下ワークロール用ノズルヘッダ
１００Ｃ…上バックアップロール用ノズルヘッダ
１００Ｄ…下バックアップロール用ノズルヘッダ
１０１…ノズル
１０１Ａ…上ワークロール用ノズル
１０１Ｂ…下ワークロール用ノズル
１０１Ｃ…上バックアップロール用ノズル
１０１Ｄ…下バックアップロール用ノズル
１５０…鋼板
１５１…上ワークロール
１５２…上ワークロール
１６１…上バックアップロール
１６２…下バックアップロール
２００、２００−１、２００−２、２００−１１、２００―１２、２００−１３、２００−１４…可変オリフィス
２０１…絞り部
２０２…拡散室
２０３…駆動流体
２０４…駆動部
３００、３００−１、３００−２、３００−１１、３００−１２、３００−１３、３００−１４…ダイレクト光センサー
３０１…角型分光セル
３０２…混合液
３０３…光透過線数測定用発光部
３０４…光透過線数測定用受光部
３０５…光反射線数測定用発光・受光部
４００、４００−１、４００−２、４００−１１，４００−１２、４００−１３、４００−１４…オンラインデジタルユニット
４０１、４０１−１、４０１−２、４０１−１１、４０１−１２、４０１−１３、４０１−１４…最適混合度保存部
４０２、４０２−１、４０２−２、４０２−１１、４０２−１２、４０２−１３、４０２−１４…混合度変更制御部
４０３、４０３−１、４０３−２、４０３−１１、４０３−１２、４０３−１３、４０３−１４…異常判定部
４０４、４０４−１、４０４−２、４０４−１１、４０４−１２、４０４−１３、４０４−１４…警告表示部
５００、５００−１、５００−２、５００−１１、５００−１２、５００−１３、５００−１４…オンラインデジタルシステム
ａ、ａ−１、ａ−２、ａ−１１、ａ−１２、ａ−１３、ａ−１４…光透過線数
ｂ、ｂ−１、ｂ−２、ｂ−１１、ｂ−１２、ｂ−１３、ｂ−１４…光反射線数
ｃ、ｃ−１、ｃ−２、ｃ−１１、ｃ−１２、ｃ−１３、ｃ−１４…最適光透過線数
７００…電磁弁ユニット
８００…潤滑油供給ユニット
８０１…水タンク
８０２…油タンク
８０３、８０４…ヒータ
８０５…水ポンプ
８０６…流量計
８０７…メータリングポンプ
８０８…チェック弁
９００…ミキシングブロック
９０１…減圧弁
９０２…３方弁
９０３…チェック弁
９０４…リリーフ弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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